基于元胞自动机的人员疏散模型探讨

近些年公共区域的人员安全疏散日益受到重视,如何实现人员快速地安全疏散成为有待解决的问题。以元胞自动机理论为基础,建立了以出口位置对人员的吸引力、从众吸引力、人与人及人与物之间的排斥力、摩擦力和火灾排斥力5个影响人员疏散因素的元胞自动机人员疏散模型,并将量化的趋近移动强度作为人员移动规则,通过竞争占点原则解决人员疏散过程中的冲突问题。最后,以某影院为实例,利用MATLAB软件动态模拟了某影院内人员疏散的过程,研究了影院内对双出口位置、影院布局方式、观影人数对人员所用疏散时间的影响。结果表明:影院内双出口位置选择对侧形式、增加过道数量的影院布局方式和确定最佳的观影人数能有效地降低人员所用的疏散时间,提高人员的疏散效率。     

基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟

通过引入静态场、动态场及其他参数,建立了二维元胞自动机模型,并利用MATLAB编写模拟软件,可实现对人员疏散过程中的环境熟悉度、从众行为、摩擦阻碍作用、惯性行为、拥挤跌倒行为和竞争行为的模拟。通过实例仿真模拟结果表明:不同的期望速度下会出现"欲速则不达"的现象,同时出口处会产生不同程度的人员聚集;出口处障碍物相对出口纵向放置比横向放置更有利于人员疏散;在疏散环境陌生,或紧急情况下对环境判断能力降低时,适当的从众行为利于最优疏散路径信息的传递,从而有利于人员疏散,但是从众行为过于严重则易造成出口利用率降低或利用不平衡。     

城市商圈应急避难场所适宜性评价——以广州北京路为例

精细化的应急避难场所布局研究是城市防灾减灾的重要手段之一。以广州市北京路商圈为例,在有效性、可达性、安全性的原则下,构建涉及场所面积、可容纳人口数、开放空间比、道路等级等9大因子的适宜性体系,并运用灰色关联分析法和熵值法进行定量评价。结果表明:北京路商圈应急避难适宜性主要受有效性的影响,其中场所面积评价因子权重最大;北京路商圈应急避难场所适宜性指数差异较明显;北京路商圈中部应急避难场所较多,而东南及西北的应急避难场所资源不足,对居民的救灾能力和疏散造成影响。该研究为城市商圈应急避难场所提供相关理论基础。     

飞机结构腐蚀数值仿真模拟的研究进展

系统介绍了飞机结构腐蚀数值仿真模拟中应用较为广泛的元胞自动机方法、有限元方法、边界元方法,尤其是它们在点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀仿真的研究现状,并对各自方法的优点和缺点与适用的范围进行了阐述,以期对该领域的研究者提供一定的导向作用。     

重大环境自然灾害下的电网应急模型设计研究

在重大环境自然灾害下构建电网应急调度模型,确保电网畅通,提出一种基于区域网格分割和功率相关性调制的重大环境自然灾害下的电网应急模型,利用多个独立的网格分布模式进行电网和电力资源调度,采用Small-World模型构建电网应急调度网络结构,结合电网传输电力资源的相关性特征构建电力数据权重分配机制,采用自适应分配方法进行电网输出的网格模块化分区,通过区域网格分割进行电网应急调度的最优化分块设计,根据功率相关性调制方法提高电网的输出增益,避免重大环境自然灾害的影响。仿真结果表明,采用该方法进行重大环境自然灾害下的电网应急调度,能提高电网的连通性,电网的输出增益较好,组网能力较强。     

舱门振动对舱室噪声特性影响研究

目的研究舱门结构振动特性对舱室声场特性的影响与控制方法。方法基于声固耦合分析方法,对典型舱门结构的振动声辐射特性进行仿真分析,研究材料、板厚以及阻尼层对舱门结构声辐射特性的影响规律。建立舱室声学分析模型,分析舱门结构振动对舱室声学环境的影响。结果计算了典型舱门结构的固有频率和声辐射特性,舱门结构在固有频率处容易辐射出较大的噪声能量。通过分析舱室典型位置声压频率响应可知,声压峰值频率以舱室模态频率为主,且响应最大值出现在舱门结构频率和舱室模态频率重合处。仿真分析结果显示,采用在舱门表面增加约束阻尼层的降噪方法,可以有效降低舱室噪声。结论舱门结构振动模态频率与舱室声学模态频率的重合产生较大的共鸣噪声。在舱门上增加约束阻尼层是一种简易且有效的舱室噪声控制措施。     

基于元胞自动机的低影响开发对城市内涝削减效果模拟

低影响开发措施是解决城市内涝问题的重要途径。为评估其对城市内涝的防控效果,论文以福建省长汀县县城为研究案例,提出适宜在研究区开展的透水铺装、下凹式绿地、雨水罐等低影响开发措施方案,利用基于元胞自动机模型的城市内涝模型进行模拟,并通过验证发现元胞自动机模型可有效模拟城市内涝过程。对比低影响开发改造前后的内涝情况,结果显示：1）低影响开发措施能使内涝积水总量削减超过50%,暴雨重现期越长对内涝现象的削弱效果越低;2）通过分析改造前后内涝积水区的空间格局及变化特征,可见大部分内涝积水区在改造后积水削减幅度较大,卧龙山北部及汀江干流左岸的积水区内涝情况改善幅度较小;3）低影响开发改造削减效果最好的为积水深度低于0.2 m的区域,其次为积水深度高于0.5 m的区域,对积水深度处于0.2~0.5 m的区域削减效果并不明显。研究表明低影响开发措施可有效控制城市的内涝灾害。     

中国大陆和香港地区民用建筑疏散通道设计规范的对比与仿真验证

为研究世界不同地区民用建筑防火规范中对疏散通道设计相关规定的差异性及其对消防评估结果的影响,以中国大陆地区和中国香港地区为例,针对两地的民用建筑防火规范中对建筑物内楼梯数量以及疏散通道相关参数的不同规定,构建了两个多层居住建筑应急疏散场景,使用AnyLogic软件对两个场景进行了仿真模拟计算,并将不同规范的差异所导致的结果进行了量化比较。结果表明两地的民用建筑防火规范在体系结构与适用对象、人员载荷设定以及疏散通道设计等方面都存在不同:(1)在人员载荷设置的计算系数上有很大不同;(2)对安全出口数量的设置方法、对疏散通道和疏散单元宽度的计算方法也存在差异;(3)中国香港地区的规范对人员疏散方面的规定更有针对性且要求更明确,相比之下,中国大陆地区的规范为性能化防火设计留下了更多根据实际情况灵活处理的空间。     

上海城市拓展及其环境影响的模拟研究

采用基于元胞自动机的SLEUTH模型模拟上海市1988-2004年间的城市化进程.上海地区的发展进程主要是以中必向外围拓展的面状城市化,加之沿交通干线的线状城市化.城市化的主要影响因子包括人口增长和经济增长,SLEUTH模型与系统动力学模型相耦合,模拟了3个情景设置(基础情景、生态优先情景和道路交通规划引导情景)下20...     

突发公共事件应急交通研究综述

突发公共事件下的应急交通管理与控制问题是当前交通领域的一个研究热点。本文介绍了国内外有关应急交通领域的研究现状,对突发公共事件的概念进行了归纳总结,分析了突发公共事件下的应急交通行为;概述了数学分析方法和计算机仿真模拟应急交通疏散的研究成果,从逆向车道设计、交通分流、分阶段交通疏散、交通信号控制、平行应急管理与控制等方面对突发公共事件下的应急交通控制策略进行了分析;最后指出了有待进一步深入研究和探索的问题。     

利用hypermesh和feko软件来仿真舰艇RCS

利用feko软件,结合hypermesh剖分的优化网格,对舰艇RCS进行了仿真计算。经过hy—permesh剖分得出的优化网格较feko自己剖分的网格质量更好,更符合MOM三角面元网格的需要,而且在计算时间以及内存需求方面均有明显的优势,有利于更好地对舰船RCS进行仿真。最后计算了某型舰艇的RCS,结果验证了这种方法的精度。     

浸河水环境对某小口径步枪的动力学影响分析

目的 研究浸河水环境对某小口径步枪自动机运动特性的影响规律。方法 采用摩擦系数仪测得在浸河水后自动机枪机框与枪机、导轨之间的摩擦系数,获得浸河水浓度对2个摩擦系数的影响规律。根据某小口径步枪的三维模型,在ADAMS平台中,建立其虚拟样机模型,并进行模型验证。在上述基础上,将不同浸河水后运动副间的摩擦系数加载到模型中,经仿真分析获得不同浸河水浓度对自动机运动特性的影响规律。结果 某小口径步枪的枪机、导轨与枪机框之间的摩擦系数随着浸河水浓度的增加而有所增大,而自动机的后坐到位速度、复进开始速度、复进到位速度以及射频都会随着浸河水浓度的增加而下降,其中,后坐到位速度在不同浸河水浓度环境下的降低幅度最小,其降低幅度小于10%,复进到位速度的降低幅度最大,为16.9%,但自动机后坐最大速度与浸河水浓度无关。结论 浸河水环境会增大运动副间的摩擦系数,增加自动机运动过程中的能量损耗,且当浸河水的质量浓度增大到20 kg/m³时,出现后坐不到位故障,运动副之间的摩擦系数对自动机的复进到位无影响。     

基于Pyrosim和Pathfinder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化

高校实验楼人员密集，电气设备较多，火灾风险性较高。为分析并优化高校实验楼火灾疏散安全性，以某高校实验楼为研究背景，建立建筑信息模型(BIM),导入Pyrosim与Pathfinder软件，建立火灾仿真模型与人员疏散仿真模型，分析火灾场景下烟气温度、CO浓度、能见度对人员疏散的影响，通过对比人员可用安全疏散时间与所需安全疏散时间，计算安全裕度，用于判断火灾疏散安全性是否合格，并根据火灾烟气变化与疏散人员拥堵数据，制定高校实验楼防火设计优化方案，对比防火设计优化前后火灾疏散仿真模拟结果。结果表明：实验楼第2层B楼梯口的安全裕度为25.7 s,存在安全风险，防火设计优化后该处的安全裕度提高至76.7 s,脱离了安全风险，且实验楼第1层、第3层、第4层、第5层的安全裕度比防火设计优化前分别提高了57.5、69.0、122.3、45.5 s,实验楼各楼层重点危险区域火灾疏散安全性均得到提升。该研究结果可为我国高校实验楼防火设计优化提供理论依据与参考。     

地铁洪涝灾害人员疏散数值模拟及疏散优化研究

为了探究不同水深情况下的洪涝灾害对人员疏散时间的影响,利用Pathfinder软件对哈尔滨市河山街地铁站进行建模,通过改变速度影响因子控制最底层人员在不同水深时行走速度,对各类情况进行仿真模拟;针对地铁车站出口疏散能力不均衡现象,通过不断改变人员的出口选择进行优化迭代,得到人员疏散优化模型。结果表明：水深在0.4m以内包括0.4m时,人员疏散时间均小于6 min;水深在0.4m以上时,人员疏散时间均大于6 min。通过对比优化前后疏散时间,得到疏散优化效率为16.9%,各出口疏散时间标准差优化效率为85.06%。当水深超过0.4m时,即不能在规定的地铁安全疏散时间内完成疏散,优化迭代能够有效缓解地铁车站疏散拥堵问题,为城市地铁洪涝灾害疏散及疏散优化提供了参考。     

基于系统动力学对民航机务维修人员职业倦怠组合干预策略的仿真研究

针对民航机务维修人员职业倦怠影响因素之间具有非线性、动态变化的特征,充分考虑民航机务维修人员职业倦怠各种致因与干预策略之间的动态反馈关系,基于系统动力学(SD)理论,从内部和外部构建组合干预策略的民航机务维修人员职业倦怠SD仿真模型,并以S航空公司为例,利用Vensim软件对该航空公司机务维修人员职业倦怠状态的动态变化过程进行仿真模拟。结果表明:民航机务维修人员职业倦怠的致因主要包括生活压力、工作压力和身体疲劳;在相同的时间内,对民航机务维修人员职业倦怠影响程度最大的致因为工作压力;对民航机务维修人员职业倦怠影响程度较大的干预策略主要为倾诉、自我调节和员工帮助计划;加强对民航机务维修人员工作压力的干预,采用内部的倾诉、自我调节和外部的员工帮助计划的组合干预策略能够有效地降低民航机务维修人员职业倦怠的水平。     

降雨径流过程的非点源污染时空动态分布研究

构建一种基于元胞自动机(CA)的降雨-径流模拟模型,以储水系数增加率、坡度、坡向、土地利用类型和降雨强度作为输入参数,DEM数据作为元胞空间,建立地表径流由高向低流动的转换规则,并将模型与GIS技术集成,得到不同时刻栅格上的径流深和流量。在此基础上建立污染物浓度与流量、降雨强度和累积降雨量的回归模型,得到不同时空的污染物浓度变化情况。以汉江中下游流域为例,模拟发现河流或湖泊的栅格点往往在单次降雨过程中的径流较深;同时,降雨流量的大小与地形坡度相关性明显,在坡度较大的区域降雨流量也较大。以汉阳单场降雨为例,构建污染物影响机制,并将其推广到汉江中下游,得到整个汉江中下游的污染物分布情况。结果表明,在降雨初期污染物的浓度随机性很大,同时土地利用类型对污染物浓度的影响也较大。     

呼和浩特市环境安全与健康应急决策系统构建示范研究——以内蒙古三联化工集团为例

以内蒙古三联化工集团为研究对象,通过对企业的调查和研究以及查阅文献,同时依托内蒙古环境保护厅环境污染监控中心环境应急管理系统,对风险源内蒙古三联化工集团作了详尽的、整体的研究。借助该计算机应急辅助决策系统实现特定风险源应急方案中应急人员、应急保障、应急处置方法、模型预测结果、缓冲区分析结果、受灾范围、应急疏散通道和应急避难场所等内容执行的自动或半自动化。     

基于BP-ANN-CA的都安喀斯特土地系统演变模拟

综合考虑影响都安喀斯特土地利用变化的社会经济和自然等15个空间变量,耦合元胞自动机与BP神经网络模型,经过数据预处理、人工神经网络、校准模拟和预测等四个步骤模拟了都安县2015年土地利用情景变化。研究表明,都安县2015年灌丛地、有林地草地和居民点用地都有不同程度的增加,坡耕地、裸岩地则有较大幅度的减小,其他用地变化不明显,反映出近年来生态治理措施取得的成效。     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

民用飞机客舱个人通风喷嘴布置研究

目的 获得民用飞机客舱个人通风喷嘴的最佳布置方案.方法 针对下拉式行李箱的客舱布局,建立单排客舱个人通风的k-ε模型,使用ICEM CFD进行网格划分.梳理并分析国内外个人通风的标准手册,将人体头部高度处的风速大于1 m/s作为设计指标.提出2种喷嘴布置方案——分散布置和集中排列布置,设计5种工况,运用FLUENT软件进行数值计算.结果 分散布置方案,第一种工况下,头部最大风速仅0.39 m/s;第二种工况下,仅中间位置乘客能获得1 m/s以上的风速,两边的乘客基本无吹风.集中排列方案,第三种工况下,头部最大风速为0.9 m/s;第四种工况下,乘客1头部最高风速只能达到0.52 m/s.在个人通风量不变的前提下,工况5将喷嘴口径缩小为20 mm,乘客1头部处风速可达1.09 m/s.结论 作为民用飞机客舱内主通风系统的辅助调节手段,个人通风系统可以减轻乘客的闷热感,对于安装了下拉式行李箱的客舱,因其PSU空间狭小,导致喷嘴布置较为困难.根据计算结果,分散布置方式无法满足左右两侧乘客的需求.在喷嘴口径缩小为20 mm后,集中排列方式能满足所有乘客的需求,目前该方案已应用于某型民机客舱的个人通风系统.